頂板水的防治7/22/20231一、采動條件下覆巖破壞的規(guī)律7/22/20232“上三帶”的水文地質(zhì)特征：冒落帶——連通性強，導水導砂，是水、砂潰入井下的通道。裂隙帶——導水能力較強，導水不導砂。冒落帶+裂隙帶=導水裂隙帶（冒裂帶）彎曲帶——具隔水保護層的作用。7/22/20233二、影響覆巖破壞的因素1.覆巖性質(zhì)及組合特征（1）堅硬-堅硬型——冒落帶高度（冒高）約為采厚的5～6倍，裂隙帶高度（裂高）約為采厚的18～28倍。（2）軟弱-軟弱型——冒高約為采厚的2～3倍，裂高約為采厚的9～12倍。7/22/20234（3）軟弱-堅硬型——直接頂易冒落，老頂不易彎曲下沉。一般冒高約為采厚的8～10倍，裂高約為采厚的13～16倍。（4）堅硬-軟弱型——直接頂冒落后，老頂很快彎曲下沉，占據(jù)采空區(qū)上部空間。冒落、裂隙發(fā)育都不充分，兩帶高度均較低。7/22/202352.導水裂隙帶發(fā)育高度與煤層賦存及開采關(guān)系（1）采厚開采單一薄煤層及中厚煤層或厚煤層第一分層所形成的導水裂隙帶高度與采厚基本呈直線或近似直線關(guān)系。7/22/202367/22/20237（2）分層數(shù)及回采垂高水平至傾斜的煤層分層開采，或近距離煤層群重復采動，裂隙發(fā)育高度隨分層數(shù)增加而遞減。7/22/20238（3）開采面積開采傾斜、緩傾斜煤層時，裂隙發(fā)育高度隨采區(qū)擴大而增大。當采區(qū)擴大到一定范圍，裂隙帶高度達最大值后，采區(qū)繼續(xù)擴大，裂隙帶基本上不再發(fā)展。當巖層移動趨于穩(wěn)定后，原有的裂隙帶將逐漸趨于壓縮狀態(tài)，裂隙帶高度甚至會隨之降低。7/22/20239（4）地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)造破碎帶巖石的力學強度降低，在采動條件下會加劇冒落帶、裂隙帶的發(fā)展。采空區(qū)上部的高角度張性斷層或?qū)當鄬訒鹆严稁а財鄬酉蛏习l(fā)展，甚至抽冒使地面形成塌陷坑。位于正常冒裂帶以上的斷層，可能會使冒裂帶發(fā)展至該斷層。7/22/202310（5）采煤方法緩傾斜煤層——采用長壁全部垮落法和傾斜分層長壁下行垮落法采煤，有利于上覆巖層得到均衡破壞。采用全部充填法和煤柱支撐法管理頂板，有利于控制兩帶高度的發(fā)展。7/22/202311（6）覆巖破壞的延續(xù)時間中硬巖層——回采放頂后1～2個月；堅硬巖層——回采放頂后2～3個月；軟弱巖層——回采放頂后0.5～1個月。覆巖堅硬時，導水裂隙帶高度一般不再隨時間變化。中硬或軟弱覆巖，裂隙帶高度隨時間延續(xù)略有減小。厚煤層分層開采時，隨分層數(shù)增加，裂隙帶高度達最大值的時間逐層加快。7/22/202312三、頂板導水裂隙帶發(fā)育高度的確定方法

7/22/2023131.類比法選用與本礦區(qū)的地質(zhì)條件（煤層傾角、覆巖性質(zhì)及組合結(jié)構(gòu)等）、開采條件（采厚、分層或回采垂高、采煤方法和頂板管理方法等）相似的其它礦區(qū)的數(shù)據(jù)，通過對比，以確定本礦區(qū)的導水裂隙帶高度。7/22/2023142.經(jīng)驗公式計算法礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范(GB12719-91)7/22/202315建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程7/22/2023167/22/2023173.經(jīng)驗比值換算法7/22/2023184.實測法①鉆孔透視法②鉆孔沖洗液消耗量法③井下仰孔觀測法7/22/202319四、頂板涌水因素分析及涌水預測例：某礦井綜采區(qū)頂板導水裂隙帶發(fā)育高度分析

華北某礦5201工作面是該礦第一個綜采工作面。開采2號煤，煤層厚度3-4m。煤層上覆地層為砂巖、泥巖互層巖層和第四系松散層。砂巖、泥巖互層巖層厚度37～41m。松散層厚度平均30m，為中、粗砂及細礫含水層，富水性強。7/22/202320設計一次采全高，全部垮落管理頂板。分析開采時導水裂隙帶發(fā)育高度。方法1：經(jīng)驗公式法由于2號煤頂板為中硬巖石，選用三下采煤規(guī)程，中硬頂板公式計算：公式1計算結(jié)果：41.3-45.6m公式2計算結(jié)果：44.6-50m7/22/202321方法2：采用鉆孔沖洗液法測定，導水裂隙帶發(fā)育高度為42.78m。計算結(jié)果表明：2號煤層開采后，導水裂隙帶可發(fā)育至第四系砂礫石富含水層中。分析結(jié)論——第四系砂礫石富含水層是煤層開采的直接充水含水層。開采2號煤層時，該含水層將對礦井造成充水影響。因此礦井生產(chǎn)中須制定防范頂板孔隙水的措施、方案。7/22/202322五、頂板水的防治措施當?shù)V井頂板涌水因素分析結(jié)果表明煤層頂板存在礦井充水水源及通路時，為保證礦井安全生產(chǎn)，應采取措施進行頂板水的防治。常見的頂板水防治措施有——超前疏干、注漿堵水截流、留設防水煤(巖)柱等。7/22/2023231.超前疏干(放)對于距煤層頂板較近，含水較多而補給量有限的含水層，可提前將含水層中的水進行疏干，或降低地下水水位，然后回采。預防地下水突然涌入礦井造成災害事故。7/22/202324⑴地表疏干(放)在地面構(gòu)筑疏水工程和疏水設施?？刹捎檬杷疁?、渠，垂直或水平疏水鉆孔等。優(yōu)點——經(jīng)濟、安全、施工方便，建設速度快，且容易調(diào)控和管理。抽排出的地下水未受污染，可作為礦區(qū)生活用水，實現(xiàn)礦區(qū)地下水疏供結(jié)合。7/22/2023257/22/2023267/22/202327⑵井下巷道疏干(放)石門疏干——使含水層水通過石門穿過段直接流入石門，達到集中疏水的目的。優(yōu)點——石門可同時疏降多個切穿的含水層，并可兼做運輸使用。7/22/202328“采準”巷道疏水——提前開拓采區(qū)巷道或采面準備巷道，用以預先疏放煤層頂板含水層水。優(yōu)點——提前疏水，為后期生產(chǎn)創(chuàng)造條件。7/22/202329⑶井下鉆孔疏干(放)①直通式井下疏水孔7/22/202330②頂板上行式疏水孔7/22/202331③水平(近水平)式井下疏水孔7/22/202332⑷吸水鉆孔疏水7/22/202333⑸井上下聯(lián)合疏（放）水當?shù)V區(qū)在地面供水緊張，而井下水害又嚴重時，為了解決礦區(qū)供水與礦井排水之間的矛盾，可將井下疏放的地下水直接用于礦區(qū)供水，實現(xiàn)供疏結(jié)合。7/22/2023342.注漿堵水截流⑴煤層直接頂板含水層帷幕截流注漿7/22/202335⑵頂板透水后被淹采區(qū)的注漿恢復7/22/2023363.改變采煤方法⑴充填式開采法⑵條帶式開采法⑶膏體充填綠色開采法固體廢料+膠結(jié)材料=牙膏狀漿體→→→采空區(qū)7/22/2023374.留設